邵丙陽

中鐵十六局集團第四工程有限公司

城市軌道工程溶洞鉆孔樁施工技術(shù)

邵丙陽

中鐵十六局集團第四工程有限公司

目前，隨著我國城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)很多復(fù)雜地質(zhì)情況，其中溶洞地層地質(zhì)情況較為復(fù)雜，針對城市軌道修建于溶洞地層情況。本文結(jié)合昆明軌道交通實際工程，首先對樁基的特點及難點進行簡要分析，然后深入研究溶洞鉆孔樁的施工技術(shù)及處理措施，為其他類似溶洞鉆孔樁工程施工提供參考。

城市軌道；溶洞鉆孔樁；注漿；處理措施

1 工程概況

昆明市域公交快線土建及軌道工程BT項目為晉寧線一期工程，起點站為廣電大學(xué)站（起點里程為DK7+068.475），終點站為晉城南站（終點里程為DK25+306.481），線路全長18.238km。我部承建的廣電大學(xué)站至元寶村站區(qū)間高架段，設(shè)計里程范圍為DK7+763.667-DK8+232.737，區(qū)間全長469.07m，占線路全長2.57%，墩臺號范圍為0#-15#墩，共64根樁基，樁總長度在11m-39m范圍，樁直徑為1.25，由地質(zhì)勘測及現(xiàn)場情況，0#臺、1、2、5、7、9、10、13#墩基礎(chǔ)下均有溶洞，溶洞高度為0.4-4.17m。

2 水文地質(zhì)情況

地下水主要為基巖裂隙水和孔隙潛水、巖溶水[1]。該段工程上部為黏性土分布；基巖的裂隙水存在深部構(gòu)造裂隙和灰?guī)r表層內(nèi)風(fēng)化裂隙中，地下水埋深大且水量較小，補給方式主要是由上層向下滲的孔隙潛水，而基巖裂隙水相對貧乏，具有承壓水性質(zhì)[2]。巖溶水：巖溶發(fā)育強且灰?guī)r埋深相對較深，地下水多存在于溶孔、溶蝕裂隙和巖溶管道中，同時富水性和透水性相對不夠均勻[3]。

(1)巖溶：現(xiàn)場下伏基巖屬于白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞數(shù)量共38個；溶洞高0.3-11.3m，鉆孔遇溶率55.88%，巖溶發(fā)育程度強，場地巖體由于構(gòu)造影響而較為破碎，基巖面在局部位置起伏較大，同時驗樁驗孔需加強。

(2)人工填土：主要在地表分布，層厚度在2.2至8.8m的范圍內(nèi)，厚度平均為4.2m，包括碎石和黏性土，其中碎石尺寸在2～9cm之間，最大可達到20cm以上，屬于中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，因此應(yīng)當(dāng)在施工過程中加以處理。

3 樁基特點與重難點

3.1 復(fù)雜的地質(zhì)情況

⑴主要為黏性土，?；焖槭⑸?、砼碎、石塊、磚碎等，多數(shù)是包括一種或多種，由于反復(fù)挖填該土層，使其土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松、不均勻，當(dāng)遇水后極易變?yōu)闈{狀，雨季時該層多積聚地表水[4]。

⑵較多的溶洞和夾層，同時存在連續(xù)溶洞。其中64孔中存在巖溶洞20孔，見溶洞率達到31.25%.

⑶入巖后，巖面存在較多的斜層。

3.2 樁基重難點

⑴裂隙漏漿

巖溶段在進行樁基的施工中，由于存在溶洞，使得成孔時極易發(fā)生漏漿問題。因此，巖溶段進行樁基施工時防止成孔時發(fā)生漏漿是其工程重點。

⑵坍孔

樁基施工中進行成孔時，瞬間會出現(xiàn)漏漿，針對此問題為防止出現(xiàn)塌孔，必須及時采取相應(yīng)的措施，確保成孔的順利。

⑶斜巖

由于黏土和巖石分界處、溶溝、溶槽巖面傾斜，加上有孤石等，在沖孔過程中，易出現(xiàn)偏孔，因此，糾偏存在于樁基施工全過程。

⑷控制卡鉆，掉鉆

巖溶地段施工時極易出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的現(xiàn)象[5]。原因主要有：第一，因為巖面通常較傾斜，溶槽以及溶溝位置易出現(xiàn)擠鉆；第二，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況相對復(fù)雜時，由于失誤也極易發(fā)生卡鉆，卡鉆處理過程中，鉆頭擠死或者鋼絲繩斷開無法打撈而形成掉鉆。所以，在巖溶段進行成孔時應(yīng)防止出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的問題。

⑸防止斷樁

巖溶段灌樁時極易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，其發(fā)生的主要原因是由于溶洞在巖溶地段互相連通，混凝土灌注過程中不易對其數(shù)量進行精確預(yù)測，導(dǎo)致水下混凝土發(fā)生無法估量的流失，容易造成斷樁[6]。因此，澆筑混凝土過程中，確保防止出現(xiàn)斷樁問題是該段樁基施工的難點。

4 施工方案的確定

4.1 施工步驟

第一步，施工準(zhǔn)備；第二步，處理溶洞；第三步，繼續(xù)沖孔（溶洞進行循環(huán)處理，沖孔）；第四步，成孔。

4.2 小型溶洞以及巖溶裂隙的處理

沖擊鉆孔在巖溶裂隙發(fā)育相對密集地方進行施工時，一般在一段距離的進尺深度后應(yīng)當(dāng)將黏土進行一定量的回填。鉆孔樁進行施工時由于裂隙會導(dǎo)致其發(fā)生漏漿。本次溶洞樁基施工的20孔中，有0-2#、2-2#、2-3#等3孔屬于該類溶洞。

對于此類溶洞的處理可以采用以下措施：

第一：埋置護筒的方法進行改進，可以增加護筒的埋置深度；

第二：入巖之前，水源、片石以及黏土需要進行充足的準(zhǔn)備，同時準(zhǔn)備水泵數(shù)量1～2臺。

第三：對泥漿面在護筒內(nèi)的變化情況進行密切的關(guān)注，如果泥漿面下降較快時，說明此時發(fā)生漏漿，應(yīng)進行及時的補漿，同時投放比例按1：1的方式下投片石和黏土，然后再重新進行開鉆[7]。小型溶洞處理措施如下圖所示：

圖1 小型的溶洞處理詳圖

4.3 一般溶洞的處理

洞高不大于5m，具有較差的連通性的溶洞通常稱為一般溶洞[8]。針對此類溶洞的施工主要以預(yù)防為主。在進行鉆孔時，應(yīng)當(dāng)進行片石、黏土以及膨潤土的儲備，同時確保充足的泥漿攪拌機、水泵以及水源，若發(fā)生漏漿，能夠及時補水補漿。該溶洞樁基施工的20孔中，有1-1#、2-4#、5-2#、5-3#、7-1#、7-2#等6孔屬于該類溶洞。

針對半充填或空溶洞，在進行洞頂擊穿時，通過小沖程，緩慢擊穿洞頂，避免出現(xiàn)卡鉆。溶洞填充物以及洞的大小不同采用的處理措施也不相同，第一步：應(yīng)當(dāng)采用功率較大的泥漿泵立即對其進行補漿補水，為避免出現(xiàn)埋鉆要及時對其提鉆；第二步：根據(jù)一定的比例通過挖機及時下投黏土與片石，必要情況下可下投袋裝的水泥，樁錘采用小沖程將其擊碎后以確保其擠入溶洞內(nèi)。同時起到護壁的作用。當(dāng)泥漿不再下降同時出現(xiàn)回升時，然后擠壓改用沖錘適當(dāng)?shù)倪M行，直到填滿樁基周邊溶洞，此外，當(dāng)漏失泥漿的問題完全解決后才能夠進行正常的鉆進，圖2為一般溶洞的處理措施：

圖2 一般的溶洞處理詳圖

4.4 多層溶洞處理

多層溶洞通常是由一般和小型溶洞構(gòu)成時，在巖溶的發(fā)育層存在較多的溶洞，同時中間多夾雜風(fēng)化的裂隙，伴隨斜孔和漏漿的病害[9]，所以，處理該類型溶洞可采用一般溶洞的處理措施進行逐一地解決。該工程溶洞樁基施工的20孔中，有0-3#、0-4#、9-3#、10-3#、10-4#、13-1#、13-2#、13-3#、13-4#等9孔屬于該類溶洞。

5 結(jié)束語

通過結(jié)合工程實際分析發(fā)現(xiàn)，溶洞地質(zhì)的樁基施工宜選擇沖擊鉆。該施工方法通過溶洞時，既可以使孔壁得到加固，還可以針對漏漿能夠及時制漿，確?？變?nèi)的水位，避免孔壁發(fā)生坍塌。而壓輪鉆通過溶洞時較容易出現(xiàn)掉鉆或斷桿問題，同時還不能有效地加固孔壁，當(dāng)孔壁不能足夠穩(wěn)定時由于混凝土的流失而對樁產(chǎn)生影響。此外，鉆進的施工深度應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘察設(shè)計圖紙進行，以選擇合理適當(dāng)?shù)你@進速度和施工方案。

[1] 蔣景順.溶洞區(qū)鉆孔樁成孔施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007(Z1):93～95.

[2] 尹傳穩(wěn).鉆孔樁施工溶洞處理方法比較分析[J].鐵道建筑,2007(5):65～67.

[3] 李自鋒.巖溶地區(qū)鉆孔樁溶洞處理施工技術(shù)總結(jié)[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2010(5):196～197.

[4] 楊銀輝.淺談橋梁鉆孔樁施工過程中的溶洞處理[J].鐵道建筑技術(shù),2011(7):91～93+98.

[5] 陳劍.巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁溶洞處理技術(shù)淺析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2012(3):95～97.

[6] 范軍祥.鉆孔樁穿過暗河溶洞的施工[J].鐵道勘察,2006(3):78～80.

[7] 姚軍軍,姚輝.鉆孔樁穿越溶洞地層的施工[J].鐵道建筑,2005(5):19～21.

[8] 雷鴻.淺談鐵路橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工中溶洞的處理措施[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(12):91～92.

[9] 張興周.溶洞地質(zhì)構(gòu)造的橋梁鉆孔樁設(shè)計方案探討[J].市政技術(shù),2014(S1):81～83+86.

姓名：邵丙陽，性別：男，籍貫：黑龍江哈爾濱，民族：漢族，出生：1981年10月，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：市政、建筑工程施工